Устройство для отображения информации на экране телевизионного индикатора Советский патент 1980 года по МПК G06K15/20 

Изобретение относится к технике формиро |Вания сложных диналшческих изображений и может быть использовано для создания разли ных специализированных и универсальньк дис плеев, телевизионных тренажеров и игровых автоматов, а также всюду, где необходимо со дать сложное изображение, динамические во можиости которого обеспечиваются путем неограниченного перемещения и поворота на лю бой угол. Известны устройства для отображения информации на телевизионном экране, одно из которых содержит на входе блок ввода, выход которого через блок памяти подключен непосредственно ко входу блока вывода данных и через генератор знаков к формирователю изображений 1. Однако формируемые с помощью такого устройства изображения, обладают ограниченными динамическими возможностями и не по воляют реализовать поворот его на тот или иной угол. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является устрой ство для отображения информации, содержащее счетчики по осям X и Y, генератор импульсов, логический формирователь, блок ввода, синхрогенератор и другие блоки обработки и формирования видеосигнала 2. Однако устройство не обеспечивает протраммируемый сдвиг и поворот формируемого изображения на тот или иной угол, а также сложно по конструкции. Цель изобретения - расширение области применения устройства путем увеличения количества формируемых изображений и повышения четкости изображения. Цель достигается тем, что в устройство, содержащее синхрогенератор, выходы которого подключены ко входам блока преобразования координат, блок ввода, выходы которого подключены к вычислительным блокам, два коммутатора, входы которых подключены к выходам синхротенератора .и второго вычислительного блока, а выхо; ы - ко входам двух суммирующих счетчиков, при этом входы второго вычислительного блока подключены к выходам первого вычислительного блока и блока преобразования коорданат, а выход - к соответствующим входам суммирующих счетчиков, введены делитель частоты, счетчик jio координа- те X, логический формирователь, синтезатор вращающихся изображений, блок приоритета и цветового кодирова1дая и цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен ко входу телевизионного индикатора, при этом первый выход синхрогенератора подключен ко входу делителя частоты, выход которого подключей ко входу первого вычислительного блока, а второй выход синхрогенератора подклю- i чей ко входам суммирующих счетчиков и счетчика по координате X, выходы блока преобразования координат и счетчика по координате X подключены ко входам логического формирователя, выходы суммирующих счетчиков подключены к входам синтезатора вращающихся изображений, выходы логического формирователя и синтезатора вращающихся изображений подключены ко входам блеска приоритета и цветового кодирования, выход которого подключен ко входу цифроаналогового преобразователя.

На фиг. 1 представлена структурная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - вид преобразованных функций дискретизации при повороте их на угол а к (р°.

Устройство содержит синхрогенератор 1, соединенный со счетчиком 2 по координате X и логическим формирователем 3, а также делителем 4 частоты, блок 5 ввода и цифроаналоговый преобразователь 6, соединенный с телевизионным индикатором 7. В него также введены блок 8 преобразования координат, два вы щcлитeльныx блока 9 и 10,, коммутаторы И, 12, суммирующие счетчики 13, 14, синтезатор 15 вращающихся изображений и блок 16 приоритета цветового кодирования.

Устройство работает следующим образом. Цифровой синхрогенератор 1 является ос.новным хронирующим и частотозадающим блоком, обеспечивающим синфазность и синхрофазность работы всего устройства. Он вырабатывает не только синхронизирующие импульсы частоты строк и полей, но также разнообразHbFe тактовые импульсы, используемые для обеспечения работы вьгчислительных устройртв и для формирования цифровой развертывающей функции горизонтальной дискретизации (ЦРФ)

Формирование статической и динамической информации осуществляется различными блоками устройства, а затем сводится в один видеосигнал для подачи на телевизионный индикатор Формирование сигналов отображения статической информавди осуществляется логическим формирователем 3 из сигналов горизонтальной и вертикальной дискретизации. Для эюго на вход логического формирователя 3 поступают

сигналы цифровых развертывающих функций горизонтальной ЦРФ, и вертикальной ЦРФ дискретизаций. Сигналы ЦРФх формируются с помощью счетчика 2 по координате X. Счетчик запускается тактовыми импульсами горизонтальной дискретизации, поступающими во время прямого хода строчной развертки и сбрасывается на нуль во время обратного хода строчной развертки. При зтом на выходе блока формируется параллельный линейно-возрастающий двоичный код.

Сигналы ЦРФ формируются аналогичным образом с помощью блока 8 преобразования координат. Однако в качестве тактовых импулсов в данном случае используются строчные синхроимпульсы, а полевые синхроимпульсы для установки; счетчиков во время o6pafHoro хода rto полю и указания на четность поля. Соответствующий выбор момента установки счетчика Тв блоке 8 позволяет формировать цифровую функцию вертикальной дискретизации с началом координат в левом нижнем углу телевизионного растра, что в свою очередь упростит работу второго вычислительного блока 10.

Параметрические уравнения траектории точки M(XI; Vi) в декартовой системе координат, обычно выражают в виде двух функций от одного аргумента t:

X, Kt),

Vi 7(t),(1)

где xj и У| - координаты материальной точки М, движущейся по плоскости.

Уравнения (1), выражающие х, и Vj как функции времени t, можно рассматривать как уравнения движения точки М (фиг. 2). Рассчет координат точки М целесообразно осзтцествить с помощью отдельного вычислительного устройства. С зтой целью используется первый вычислительный блок 9, производящий расчет координат в соответствии с .уравнениями (1). Основной особенностью данного вычислите.тьного блока является невысокая скорость выдачи результата, поскольку быстрое перемещение формируемого изображения на телевизионном экране зачастую теряет смысл.

Временные интервалы, соответствующие параметру t, обеспечиваются путем деления синхроимпульсов частоты полей делителем частоты 4. Коэффициент деления этого делителя выбирается исходя из заданной величины временной дискретности, обеспечивающей плав нее смещение точки М.

Блок 5 ввода предназначен для согласования постоянных и переменных параметров, пощаваемых от различных датчиков, либо ЭВМ входными регистрами вычислительных бло«ов 9 и10. В зависимости от вида конкретно решаемой задачи блок 5 ввода осуществляет то или иное преобразование цифровой или аналоговой информации. Блок 5 ввода должен обеспечивать также возможность ручного ввода информации. Формирование вращающихся изображений на телевизионном растре принципиально возмож но в случае применения преобразованных функ ций дискретизации. При этом должна быть С|беспечена возможность плавного изменения угла наклона преобразованных функций .к коо динатным осям X H.Y телевизионной развертк В свою очередь, угол наклона преобразованных цифровых функций к координатным осям развертки должен отличаться на 7г/2. Рассмотрим процесс формирования преобра зованных цифровых функций с помощью вычи лительного блока. Нормальное уравнение прямой и декартовой системы координат имеет вид: . - PI 0,(2) где ( - полярный угол норМали (прямой, про веденной через начало координат и перпендикулярную к данной); PI - расстояние от начала коррдинат до прямой. Уравнение (2) может быть использовано для моделирования одной из преобразованных функций дискретизации,, при этом вторая преобразованная функция примет вид: Xcos(4-f)ws,.(4-|)-P,-0. р) Для формирования преобразованных цифро вых функций с началом координат в точке М выражений (2) и (3) преобразуют, принимая и вводя параллельный сдвиг декартовой системы координат на величину xi в .направлении, оси Ot и на величину у 1 в направлении оси Ot : (х - xi) + (у - yi)sinvJ о) (4) х - xijsin i - (у - yi)cos( OJ Моделирование выражений (4) с помощью вычислительных устройств представляет значительную сложность, поскольку в процессе вычислений высокочастотная составляющая х претерпевает значительные преобразования (соизмеримые с низкочастотной составляющей i Позтому выражениям (4) придадим вид, наиболее удобный для построения экономичного вычислительного устройства: X + (у - y,)tgv5 - X, О ) (-5) X - (у - Vi)ctgi;) - xj oJ Второй вычислительный блок 10 работает в реальном масщтабе времени со скоростью телевизионной развертки. Оно производит расчет низкочастотных частей выражений (5) (в квадратных скобках). При этом данные Xj и Vi поступают .с выхода первого вычислительного блока 9, У - с выхода блока преоб разования координат 8, tgi;j(ctgy;) - с выхода элока 5 ввода, а необходимые для работы второго вычислительного блока 10 тактовые импульсы - с соответствующих выходов синхрогенератора 1. Поскольку полный расчет необходимо осуществлять для каж,цой строки растра в отдельности, тактовые импульсы (ТИ), снимаемые с выхода синхрогенератора, должны быть .кратны частоте строчной развертки. Такие сигналы формируются из первичных сигналов формирования строчных синхроимпульсов, выра тываемых синхрогенератором 1. Помимо этого, вычислительный блок 10 вырабатывает сигналы коррекции при значениях (lnTc а также ctgn, так как при этих значениях выражения в квадратных скобках обращаются в бесконечность и теряют арифметический смысл. Сигнал коррекции подается на управляющие входы суммирующих счетчиков 13 и 14. Два вычислительных блока, в принципе, могут быть объединены в единый блок и выполняться в виде Ш5кропродессорного устройства среднего быстродействия. Окончательный расчет левых частей выражений (5) в реальном масштабе времени осуществляется блоками 13 и 14. Они представляют собой двоичные счетчики, позволяющие осуществлять параллельный и последовательный ввод информации. При этом информация в виде параллельного кода подается через коммутаторы И и 12 с выходов второго вычислительного блока 10, а текущее значение X, в виде тактовых импульсов горизонтальной дискретизации ТИ, следующих во время прямого хода строчной развертки, подается на счетные входы обоих счетчиков. На выходе блоков 13н 14 формируются преобразованные функции дискретизации. Для обеспечения неёбхо.цимых временных соотношений параллельного ввода низкочастотной информации во время обратного хода строчной развертки, на управляющие входы коммутаторов 11 и 12, выполненных на двух группах двухвходовых коньюнкторов, подают строчные синхроимпульсы (ССИ). Преобразованные функции дискретизации подаются на синтезатор сигналов вращающихся изображешш 15. Поскольку цифровые сигналы преобразованных функций отличаются от цифровых развертывающих функций горизонтальной и вертикальной дискретизации своими частотными свойствами, то н методы формирования сигналов синтезатором 15 учитывают эти отличия. Наиболее предпочтительньш являются методы математической лошки, и, в частности, метод формирующей матрицы. В осталмHOi«: сЬормирование вращающихся изображений синтгзатором 15 ничем не отличается от аналоfisMHoro фор)мирования статических изображений Сигналы формирования статической и дина дачecкoй информации с выходов логического формирователя 3 и синтезатора 15 вращающихся изображений подаются на входы блока 16 приоритета и цветового кодирования. В этом блоке рсаждому сигналу изображения или части его придается то или иное значение цветйоста и яркости. На вход этого блока поступают также сигналы от других синтезаторов (от синтезаторов цифрового отсчета, от аналогичных синтезаторов вращающихся изображений и т.п.). При этом блок 16 приоритета и изетового кодирования должен обеспечить соответствующую перекодировку некоторых изображений с тем, чтобы обеспечить необходимый контрастный перепад (светлые изображения на темном фоне и наоборот). Блок приоритета и цветового кодирования зьшолагют на 1Хифровь х логических элементах в основу синтеза методы математической логики. Цифровые сигналы с выхода блока 16 подаются на соответствующие входы цифроаналогового преобразователя 6. На входы этого бло ка подаются также синхронизирующие, и гасящие импульсы (СН). На выходе дифроаналогового преобразователя 6 формируется полный телевизионный сигнал, который и подается на стандартный телевизионный индикатор 7 (ВКУ, те.чевизор, проекщ1онное устройство). При фор л-Ефозании цветных изображавши блок 6 выпол няют в виде 3-х подблоков для Э-х основных цветов R, G и В. Сравнительный анализ технико-экономической эффективности предлагаемого устройства по отношению к аналогичным (решающим под ную задачу) наиболее nporpeCcHBHbtM техническиг1 решениям в зтой области, показывает его высокую экономичность. П р и м е р. Для формирования сложного вращающегося изображения (npir применении матри шого метода) необходимо синтезировать N Ечзображений, каждое из которых, в свою очередь, требует для своего формирования m р бит информации. Если , то для поворота изображения на 360° с угловой дискре ностью в один элемент, число синтезируемых матриц равно; V - 27rR тгт т, так как R т/2 (для симметри1 ного изображения). Таким образом, формирование сложных изображений матричным методом потребует увеличения емкости в тгр раз Так, при формировании сложного изображения с матрицей m л р 30 it 40 элементов, выигрыш за счет меньшения объема памяти составляет тгр 3,14-40 125 раз. Экономическая эффективность предлагаемого стройства не ограничивается только уменьшеием объема памяти поскольку применение редлагаемого устройства значительно улучщает перативность управления и сопряжения с разичными датчиками входных сигналов или ЭВМ. Формула изобретения Устройство для отображения информации а экране телевизионного индикатора,, содержаее синхронязатор, выходы которого подключеы ко входам блока преобразования координат, лок ввода, выходы которого подключены к ычислительным блокам, два коммутатора вхоы которых подключены к выходам синхрогенератора и второго вычислительного блока, а выходы - ко входам двух суммирующих счетчиков, входы второго вычислительного блока подключены к выходам первого вычислительного блока и блока преобразования координат, а выход - к соответствуюиХим входам суммирующих счетчиков, отличающееся тем, что, с целью расишрения области применения устройства путем увеличения количества формируемых изображений и повышения .четкости изображения, в него введены делитель частоты, счетчик по координате X, логический формирователь, синтезатор вращающихся изображений, блок приоритета и цветового кодирования и цифроаналоговый преобразователь, выход которого подключен ко входу телевизионного индикатора, при этом первый выход синхрогенератора подключен ко входу делителя частоты, вь1ход которого подключен ко входу первого вычислительного блока, второй выход- синхрогенератора подключен ко входам суммирукнцих счетчиков и счетчика по координате X, выходы блока преобразования координат и счетчика по координате X подключены ко входам логического формирователя, выходы суммирующих счетчиков подключены ко входам синтезатора вращающихся изображений, выходы логического формирователя и синтезатора вращаюишхся изображений подключены ко входам блока приоритета и цветового кодирования, выход которого подключен ко входу цифроаналогового преобразователя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Драбкии Р. И. Формирование цифробуквенной и графической информации на телевизионном экране. В кн. Телевизионные методы и устройства отображения информации. Под ред. Кривошеева М. И. М., Советское радио, 1975, с. 66-74. 2.Авторское свидетельство СССР N 485478, кл. G 06 К 15/20, 1975.